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1、金屬 非金屬材料加工品質保證部,課程項目,1-金屬與非金屬2-材料成型過程3-加工方法及應用4-各加工方法介紹5-機械加工介紹6-塑膠成型介紹,1.金属:具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且 其导电能力随温度的增高而减小,富有延性和展性等特性 的物质.金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体).,金屬與非金屬,2.非金属:一般说没有金属光泽和延展性、不易导电、传 熱的单质，除溴以外,在常温下都是气体或固体，这就 就是“非金属的定义”,它的范围比较广，像氧、氮、硫、磷等的物质.金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体).,金属组织,合金：一种金属元素与另外一种或几种元素，通过熔化或其他方法
2、结合而成的具有金属特性的物质。相：合金中同一化学成分、同一聚集状态，并以界面相互分开的各个均匀组成部分。固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。金属化合物：合金的组元间以一定比例发生相互作用儿生成的一种新相，通常能以化学式表示其组成。机械混合物：由两种相或两种以上的相机械的混合在一起而得到的多相集合体。铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。奥氏体：碳在g-Fe（
3、面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.77%）高温莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）,塑料:以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件下可塑制成型的高分子原料.多数以合成树脂为基本成分，一般含有填加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色料或催化剂等.,塑料的特点-比重小，比强度大-耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，-易成型，易复合等优良的综合性能。,塑料材料,材料成型過程,加工方法及應用,凝固成形：熔炼金属，并将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，凝固成为一定形状和性能的铸件。,凝固
4、成形,加工方法介紹,塑性成形：利用金属能够产生塑性变形的能力，使金属在外力作用下，加工成一定形状的成形方法。,塑性成形,焊接：通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。,焊接成形,金属热处理：是将金属工件放在一定的介质中加热、保温、冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的工艺方法。,金属热处理原理,金属处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为
5、使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能,金属热处理作用,機械加工,1.切削加工：金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加工方法.2.切削加工類別：按其所用切削工具的類型又可分為刀具切削加工和磨料切削加工.-刀具切削加工的主要方式有車削、鑽削、鏜削、銑削、
6、刨削等-磨料切削加工的方式有磨削、珩磨、研磨、超精加工等,切削加工及其分類,切削加工方法,(1)轨迹法(2)成形法(3)相切法(4)展成法,金属切削加工的基础知识,1.加工质量要求,2）表面加工质量以表面粗糙度标记 标记：、数字为Ra（m）。Ra越小，表面愈光洁。,3.2,1）加工精度尺寸精度：分为20级：T00、T01、T1、T2-T18 T7 T6常用于机床、机器、车辆和仪表；T9 T8属于中等精度，用于重型机械。形状精度：直线度、平面度、圆度、圆柱度等。位置精度：平行度、垂直度、同轴度、对称度等。,2 切削运动与切削要素 1).切削运动各種表面均可視為母線沿軌跡運動而形成的,因此在機床上
7、加工各種表面時,切削机床上刀具与工件之間必須有適當的相对运动。,根据其作用不同而分为主运动和进给运动。,车 削,铣 削,主运动 是切下切屑所需要的最基本的運動,速度最高；消耗功率最大；切下金属的主体运动。如车削中工件的旋转运动；铣削中刀具的旋转等。,进给运动（个或多个）是使切削工具不斷切下切屑所需要的運運,维持新的金属层连续投入切削，消耗功率小。如车削中车刀的直线平移（轴向或径向进给）和铣削中工作台带着工件的直线移动。,注释:,1、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；,2、主运动可以是工件来实现（车外圆）,主运动 也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）;,3、主运动只有一个，进给运动可以一
8、个以上。,.切削三要素,切削速度v,进给量f,切削深度a,指在主运动一个循环内，刀具与工件在进给方向上的相对位移,指在单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移,待加工表面到已加工表面间的垂直距离,3.切削层参数,切削厚度：垂直于加工表面度量的切削层尺寸；切削宽度：沿主切削刃度量的切削层尺寸；切削面积：切削层在垂直于切削速度截面内的面积。,4.刀具结构,刀具的结构形式,整体式,焊接式,机夹不重磨式,不需焊接和刃磨，避免了焊接和刃磨引起的缺陷，保持了硬质合金的原有性能，提高了刀具的耐用度,结构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需角度，应用广泛,多为高速钢车刀，其结构简单，制造、使用都方便,5.金属
9、的切削过程,金属在切削过程中,会出现一系列物理现象,如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等，这些都是以切屑形成过程为基础而生产中出现的许多问题，如积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与切削过程密切相关。,切削热和切削液,2）切削热由切屑、工件、刀具及周围介质（空气）传出 以切屑传热为主。散热条件不好，切削温度提高.切削 温度过高会影响工件加工精度和刀具耐用度。,1.切削热 1）切削热来源 切削过程中工件弹、塑性变形直至分离所产生的 热；切削与刀头前刀面的摩擦热；工件与刀头后刀面的摩擦热。,2.切削液 作用：改善润滑条件，减小摩擦热；冷却降 温，改善散热条件；清洗工件等。,3.切削液分类：,1)水溶液
10、（加一定量的防锈剂苏打）主要起冷却降温 作用;用于粗加工。,2)矿物油 同时起润滑和冷却作用,以润滑为主;用于精加 工。(如:錠子油),3)乳化液（乳化油加水稀释，70%98%的水），可用粗、精加工。,加工铸铁一般不用切削液。组织内有石墨能起润滑作用。用硬质合金刀具，也不用切削液。,鑽孔工藝,1.各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具(钻头、扩孔钻、铰刀等)完成的2.钳工加工孔的方法一般指钻孔、扩孔和铰孔。,攻丝和套丝,攻螺纹(亦称攻丝)：用丝锥在工件内圆柱面上加工出内螺纹,套螺纹(或称套丝、套扣)：用板牙在圆柱杆上加工外螺纹。,光整加工 工
11、件光整加工后，可获得很高的加工精度（尺寸精度可达IT6IT5）和良好的表面质量（粗糙度可达Ra0.10.008m）。1.研磨:研磨是指在相对运动的研具与工件表面之间添加研磨剂，并施加一定的压力，对工件表面进行光整加工的方法。,研磨工件可获得IT6IT4的尺寸精度,表面粗糙度为Ra0.10.08m,-方法：机械研磨,手工研磨-研磨剂：磨料,油脂-研具：铸铁,硬木-研磨不能提高位置精度,但能提高形状精度）,2.珩磨 珩磨是利用珩磨头对已加工孔进行光整加工的-工艺方法:加工精度可达IT6 IT5，表面粗糙度可达 Ra0.20.025m,珩磨可获得较正确的几何形状不能纠正孔 的位置誤差,3.超极光磨
12、超极光磨是在良好润滑和较低压力（520MPa）条件下，利用细粒度油石高频往复摆动，对工件进行光整加工的工艺方法。这是一种以提高表面质量为目的的光整加工方法。可达Ra0.025一0.008m 三种运动合成使磨粒在工件表面上形成不重复的轨迹，一般不用以提高尺寸精度，也不能纠正预加工中产生的形位(特别是位置)误差。,4.抛光 抛光是用粘有抛光膏的高速旋转的弹性轮或砂带来加工工件表面的光整加工方法，其主要目的是降低工件表面粗糙度值。可达Ra0.0250.010。抛光加工时不但有机械作用而且有化学作用。弹性轮抛光不能纠正预加工所产生的尺寸及形位误差。,超精密砂带抛光,1.塑膠分类 热塑性塑料受热时呈熔融
13、状态，可反复成型加 热固性塑料成型后成为不熔不溶的材料,2.通用塑料 原料来源丰富，产量大，应用面广，价格便宜聚氯乙烯、聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯。3.工程塑料具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域塑料,塑膠成型介紹,塑膠概述,塑料生产（树脂或半制品生产）塑料制品的生产（塑料成型工业 or 加工工业）,工程塑料的成型,塑料工业,塑料制品生产系统组成成型、机械加工、修饰三个过程组成。,简单生产流程:,工程塑料的成型,塑料成型,将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或分散体）通过加热使其处于粘流态，经流动或压制使其成型并硬化，得到各种形状的塑料制品的过程。,一.工程塑料的成型性能及其影响因素,粘度及其
14、影响因素 收缩性 吸湿性 定向作用,工程塑料对各种成型方法、成型工艺及模具结构的适应能力。,1注射成型,1）成型过程,2）特点,4)模具,3）设备 注射机,二、工程塑料的成型方法,将坯料或粉状塑料从注塑机的料抖松紧加热得料桶，经过加热熔化至粘流太后，由注塞或螺杆的推动而通过料桶端部的喷嘴并注入温度较低的闭合塑模中，从曼苏模的熔料在收压的情况下，经冷却固化后，即可保持塑料行腔所赋予的形状，最后送楷模具，顶出制品。,又称注塑模塑或注射法，是热塑性塑料的重要成型方法之一，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型。,周期短 生产率高 能一次成型空间几何形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品，对多种成
15、型塑料的适应性强 生产过程易于实现自动化,应用 用于热固性塑料的成型,成型过程,特点,设备 压机,模具,2压制成型,成型过程 将粉状、粒状或纤维状热固性塑料转为熔融的粘流态，并在这种状态下流满型腔而取得型腔所赋予的形状，随后发生交联反应，分子结构由原子线型分子结构转变为网状分子结构，塑料也由粘流态转变为玻璃态，即硬化定型成塑料制品，最后脱模取出制品。,特点设备和模具结构简单，投资少；可生产大型制品，尤其是有较大平面的平板类制品，也利用多槽模具大量生产中、小型制品，制品强度高；压制成型生产周期长，效率低，劳动强度大，难以实现自动化。,用成叠的、浸有或涂有树脂的片状底材，在加热或加压下制成坚实而又
16、近于均匀的板状、管状、棒状等简单形状塑料制品的成型过程。,3层压成型,二、工程塑料的成型方法,螺杆式挤出机 挤出过程连续拄塞式挤出机 挤出过程是间隙的,2）应用,3）设备,4）成型特点,生产棒材、板材、线材、薄板、连续的塑料型材。,1）成型过程（2个阶段）,特點:成型过程连续 生产率高 制品内部组织均匀致密，尺寸稳定性高 模结构简单,4挤压成型（又称挤塑成型）,二、工程塑料的成型方法,（1）固态塑料塑化，并在加压 情况下使其通过 特殊形状 的口模而成为截面峪口模 形状相似的连续体。（2）用适当的处理方法，挤出 具有粘流态的连续体转变 成玻璃台连续体，得到型 材或制 品。,注射吹塑成型 挤出吹塑
17、成型,注射机 挤出机 模具 模具中冷却系统,3）设备,2）特点,制品壁厚均匀，尺寸精度 高，事后加工量小；适于多种热塑性塑料。,5、吹塑成型,1）种类,二、工程塑料的成型方法,借助压缩空气，使处于高 弹态或粘流态的中空塑料型坯 发生吹胀变形，然后经冷却定 型获得塑料制品的方法。,2）制品,是将已加热塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转的水平滚筒间隙，并在挤压和延展作用下，成为规定尺寸的连续片状制品的成型方向。,各种薄膜（农业用保温、保湿薄膜，工业用包装薄膜录象带基材各种热成型用片材,大多是热敏性非晶态塑料，用得最多：聚氯乙烯。,6、压延成型,1）原材料,二、工程塑料的成型方法,6）
18、特点,4）压延成型过程,5）设备 压延机、挤出机、辊压机,加工能力大，生产速度快，产品质量 好，生产连续，可实现自动化；设备庞大，前期投资高，维修复杂，制品宽度受压延机滚筒长度的限制。,配制塑料塑化塑料向压延机供料压延牵引轧花冷却卷取切割,6、压延成型,*压延涂层法,压延软质聚氯乙烯薄膜时，将布or纸张随同薄膜一起压延成型，则薄膜就会粘在布或纸张上，所得制品为涂层布，也就是人造革or塑料墙纸，这种成型方法称压延涂层法。,1）热成型过程,3）特点,生产率高，设备投资少，能生 产面积大的塑料制品；后续加工工序多，成本高。,利用热塑性塑料的片材作为原材料来制造塑料制品的一种塑料成型方法。,7、热成型
19、,2）用途 生产内凹外凸的半壳形塑料制品,二、工程塑料的成型方法,先将裁成一定尺寸形状的塑料片材夹在框架上，塑料片材被加热至热弹状态，然后借助施加的压力使塑料片材贴近模具型面，得到与模具型面相仿的形状，经冷却脱模后获得制品。,浇筑成型 将已准备好的浇注原料注入模具中，并使其固化，从而获得与模具型腔相吻合的塑料制品。,3）生产特点,2）其它方法,嵌铸成型 离心浇注 滚塑 搪塑,8、浇注成型,1）成型过程,二、工程塑料的成型方法,嵌铸成型 又称封入成型，是将各种物体包封在塑料中的一种成型方法。,离心浇注 将液态塑料注入旋转的模具中，在离心力作用下，使其充满回转体形的模具，在使其固化定型而获得制品的
20、一种成型方法。,滚塑 靠液态塑料自重 作用流动并粘附于旋转模 具的型腔壁上，经固化定 型获得制品的一种成型方 法。,搪塑 又涂凝成型。它是在糊状塑料制造空心软制品（如玩具）的一种成型方法。,特点投资少成型周期长制品尺寸准确性较低可生产大型制品,4）分类 软质泡沫塑料、半硬制泡沫塑料、硬质泡沫塑料,2）特点 密度低、绝热、绝缘吸振、吸音,5）制造泡沫塑料树脂 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚乙烯 聚氨脂 甲醛 环氧,3）发泡方法 物理发泡 化学发泡 机械搅拌发泡,9、发泡成型,1）用途 生产泡沫塑料,二、工程塑料的成型方法,目的方法,2）修饰,目的 方法,10、塑料的机械加工和修饰,1）塑料的机械加工,二
21、、工程塑料的成型方法,经过一次成型后进行的机械加工称为塑料二次加工，常在玻璃态下进行。,塑料的机械加工借用切削金属和木材等加工方法对一次成型的塑料制品或半制品进行加工的总称。,目的 完成一次成型时不能完成或完成不够准确的工作。,机械加工方法在一次成型后的制品或半制品上进行铣削、钻孔、切螺纹、锯切、冲切、粘合、焊接、机械连接等。,修饰目的去除塑料制品的废边和附生的赘物、美化塑料制品的表面or 外观，以提高其性能。,修饰方法 锉削 转鼓滚光 抛光 磨削 涂盖金属 溶浸增亮 透明涂层,塑料焊条,塑料件焊接方法(只适用热塑性塑料 制品的焊接),加热工具焊接 感应焊接 热风焊接 超声波焊接 激光焊接,其
22、类型应与被焊塑料件的同或主要化学成分相同。截面：圆形OR 三角形,11、塑料件连接,1）塑料件焊接,二、工程塑料的成型方法,3）机械连接方法 铆接 螺钉接合,应用 用于热塑性塑料制品 热固性塑料制品 作用 使简单塑料部件成为复杂而完整的大件 or 修残补缺。,2）胶接利用胶粘剂，使塑料与塑料或塑料 与其它材料之间连接的方法。,11、塑料件连接,二、工程塑料的成型方法,塑料制品的形状、尺寸大小等对成型工艺和模具结构的适应性称为塑料制品的结构工艺性。在进行塑料制品的结构设计时，应保证在使用的条件下，易于成型。,一形状 1）模具结构简单 2）脱模容易 3）零件形状寓所用成型方法相似,塑料制品的结构工艺性,二斜度（保证制品顺利脱模）一般取斜度值11.5,三、壁厚（应尽可能使制件壁厚均匀）,四、加强筋,五、园角（避免制件应力集中）内外园角分别为制件壁厚的0.5和1.5倍。,六、孔（制品上各种孔的位置开设再不削弱制品强度的位置）,七、螺纹（螺纹配合长度不大于螺纹表润直径的1.52倍）,八、镶嵌零件（材料的膨胀系数尽可能接近，塑料层厚度不易太薄）,内腔形状,园角的设计,采用加强筋改善壁厚,采用加强筋防止翘曲,加强筋的连接,加强筋的尺寸,塑件螺纹,塑件内螺纹,塑件外螺纹,错误,正确,感謝各位的聆聽與指導!,訊強電子(惠州)2009/06/30,
